JPH0629659B2 - High temperature oxygen lance - Google Patents

High temperature oxygen lance

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JPH0629659B2
JPH0629659B2 JP60256351A JP25635185A JPH0629659B2 JP H0629659 B2 JPH0629659 B2 JP H0629659B2 JP 60256351 A JP60256351 A JP 60256351A JP 25635185 A JP25635185 A JP 25635185A JP H0629659 B2 JPH0629659 B2 JP H0629659B2
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oxygen
high temperature
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cavity
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  • Gas Burners (AREA)
  • Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は鉄,非鉄等の精錬、特に直接還元炉の還元反応
ゾーンに高温酸素を供給するランスに関するものであ
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a lance for refining iron, non-ferrous metal, etc., and particularly for supplying high-temperature oxygen to the reduction reaction zone of a direct reduction furnace.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

鉄やアルミニウムの精錬においては酸素,酸素富化空気
または空気を加熱して高温とした上でランスによりある
いは羽口より炉内に供給している。この場合の加熱装置
の一例として特開昭59−501278号公報に開示さ
れているバーナ兼ランスがある。これは金属などの溶解
炉において製品の高温加熱に使用するもので、ノズルの
中央より酸素を、そのまわりに燃料を供給し酸素中に燃
料を噴出して燃焼させ燃焼排ガスを含んだ高温酸素を生
成させるもので、使用目的によって酸素と燃料の比率を
任意に選択してバーナとして、また燃焼非ガスを含んだ
高温酸素ランスとして使い分けている。
In the refining of iron and aluminum, oxygen, oxygen-enriched air, or air is heated to a high temperature and then fed into the furnace by a lance or from tuyeres. As an example of the heating device in this case, there is a burner / lance disclosed in JP-A-59-501278. This is used to heat the product at a high temperature in a melting furnace for metals and the like, and oxygen is supplied from the center of the nozzle, and fuel is supplied around it to eject the fuel into the oxygen and burn it to generate high-temperature oxygen containing combustion exhaust gas. Depending on the purpose of use, the ratio of oxygen to fuel is arbitrarily selected and used as a burner or as a high temperature oxygen lance containing combustion non-gas.

しかし、中央導管で酸素を供給し、その周囲の同心円の
導管により供給された燃料が燃焼器の部分で酸素流中へ
噴出,混合,燃焼し、燃焼排ガスを含んだ高温酸素とす
る機構のため、燃焼器周辺部の温度が高温になる。
However, due to the mechanism that oxygen is supplied through the central conduit and the fuel supplied by the concentric conduits around it is ejected, mixed, and combusted into the oxygen flow at the combustor part to form high temperature oxygen containing flue gas. The temperature around the combustor becomes high.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかし、上記燃焼器の外周には水冷用のジャケットが設
けられているため、燃焼器周辺部の高温燃焼生成ガスは
冷却水により冷却されることになり熱損失が大きく必要
以上に燃料を使うことになる。その結果、燃焼生成排ガ
スが多くなり酸素純度が低下する不都合があった。
However, since a jacket for water cooling is provided on the outer periphery of the combustor, the high temperature combustion product gas around the combustor is cooled by the cooling water, resulting in large heat loss and using more fuel than necessary. become. As a result, there is a disadvantage that the amount of combustion produced exhaust gas increases and the oxygen purity decreases.

しかして、鉄や非鉄の精錬、特にアルミニウムの溶融還
元においては、純度の高い高温酸素が要求される。本発
明はランス内での火災による燃焼生成ガスと常温酸素の
混合による高温酸素形成においては熱損失、特に燃焼ガ
ス形成部での熱損失を小さくして燃焼量を少なくして高
純度の高温酸素にし、かつ構造がコンパクトな高温酸素
発生器付ランスを提供するものである。
Therefore, high-temperature oxygen with high purity is required in the refining of iron and non-ferrous metals, especially in the smelting reduction of aluminum. The present invention provides high-purity high-temperature oxygen by reducing heat loss in the formation of high-temperature oxygen by mixing a combustion product gas due to a fire in a lance and room-temperature oxygen, particularly by reducing heat loss in the combustion-gas forming portion to reduce the amount of combustion. (EN) A lance with a high temperature oxygen generator having a compact structure.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は上記目的を達成するために、燃料と酸素を混合
・燃焼させる燃焼室と、これを囲繞して酸素ガスカーテ
ンを形成する酸素ノズルとで構成される高温酸素発生器
を外筒内に備え、前記燃焼室は、下流側が火炎噴出口と
して開口し、該火炎噴出口に向けて断面が拡開する空洞
からなり、該空洞の上流側には燃料供給導管が連設され
ると共に空洞内壁には該空洞の軸線を中心として対称に
配置され、かつ前記火炎噴出口に向けて前記軸線に漸次
近ずく方向の燃焼酸素用ノズルが開口していることを特
徴とする高温酸素ランスであり(第1発明)、該外筒の
周囲の一部または全部に断熱層および/または冷却ジャ
ケットを設けたこと(第2発明)、更に前記高温酸素発
生器を外筒内に配置された中心管の周囲に複数備えたこ
とを特徴とする高温酸素ランスであり(第3発明)、前
記高温酸素発生器を中心管の周囲に複数備えた外筒の周
囲の一部または全部に断熱層および/または冷却ジャケ
ットを設けたことを特徴とする高温酸素ランス(第4発
明)に関するものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a high-temperature oxygen generator, which is composed of a combustion chamber for mixing and burning fuel and oxygen and an oxygen nozzle surrounding the combustion chamber to form an oxygen gas curtain, in an outer cylinder. The combustion chamber is composed of a cavity whose downstream side opens as a flame jet port and whose cross section expands toward the flame jet port. A fuel supply conduit is connected to the upstream side of the cavity and the cavity inner wall is provided. Is a hot oxygen lance which is symmetrically arranged about the axis of the cavity and has a combustion oxygen nozzle opening toward the flame jet in the direction of gradually approaching the axis ( (1st invention), a heat insulating layer and / or a cooling jacket is provided on a part or all of the periphery of the outer cylinder (second invention), and further, the high temperature oxygen generator is provided in a central pipe arranged in the outer cylinder. High featured by having multiple peripherals An oxygen lance (third invention), characterized in that a heat insulating layer and / or a cooling jacket is provided on a part or all of the circumference of an outer cylinder provided with a plurality of high temperature oxygen generators around a central tube. The present invention relates to an oxygen lance (fourth invention).

そして各発明において、上記酸素ガスカーテンが多層で
ある様に酸素ノズルを構成した場合を含むものであり、
多層である場合は内側の酸素ガス層の流速を外側の酸素
ガス層の流速より速くする様に酸素ノズルを構成したこ
とを特徴とするものである。
And in each invention, including the case where the oxygen nozzle is configured so that the oxygen gas curtain is a multilayer,
In the case of multiple layers, the oxygen nozzle is configured so that the flow velocity of the inner oxygen gas layer is higher than that of the outer oxygen gas layer.

更に上記各発明において、燃料が気体または液体である
ことを特徴とするものである。
Further, in each of the above inventions, the fuel is a gas or a liquid.

更にまた上記第1発明および第2発明において、前記外
筒が主外筒および分岐外筒よりなり、高温酸素発生器が
分岐外筒内に備えられていることを特徴とするものであ
る。
Furthermore, in the above-mentioned first and second inventions, the outer cylinder is composed of a main outer cylinder and a branch outer cylinder, and a high temperature oxygen generator is provided in the branch outer cylinder.

また各発明において、酸素ガスカーテンを形成する酸素
ノズルは複数個の小孔でも良いスリットでも良い。
In each invention, the oxygen nozzle forming the oxygen gas curtain may be a plurality of small holes or slits.

なお本発明において、酸素とは通常の工業用酸素即ち純
度99.8%の酸素であるが、PSA装置により得られ
る純度90%程度の酸素も適用可態であることは当然で
ある。
In the present invention, oxygen is normal industrial oxygen, that is, oxygen having a purity of 99.8%, but it is natural that oxygen having a purity of about 90% obtained by a PSA apparatus is also applicable.

〔作 用〕[Work]

上記の如く本発明による高温酸素発生器を備えたランス
によれば、燃焼室にガス燃料あるいは液体燃料と共に燃
焼に必要な酸素を分岐流として燃焼室の軸線に向けて供
給し、燃焼室で形成された火炎を前記軸線上に収斂する
よう安定させて燃焼室先端より噴出させ、一方分岐しな
かった酸素の大部分即ち予熱されるべき酸素は酸素カー
テン形成用の前記複数の小孔あるいはスリットより外周
内側にそって噴出させ酸素カーテンを形成させることに
より、外筒の局部的過熱を防ぎ、かつ外筒からの放熱を
少なくしたものである。即ち、燃焼室先端より噴出する
火炎を前記軸線上に収斂するよう安定させると共に火炎
と外筒との間に常温の酸素を流すことにより外筒を保護
し、放熱を小さくすることにより燃焼量を少なくし、従
って高純度の高温酸素を得ることが出来る。またこの酸
素は燃焼室を構成する高温酸素発生器(バーナノズル)
そのものを冷却する。更に上記のランス中心部に精錬用
粉体供給用または観察用等の中心管が設けられ、その周
囲に複数個の燃焼室を設けた場合は各燃焼室を囲繞して
酸素カーテンを形成することにより外筒および中心管の
双方の過熱および該管からの放熱を小さくし、燃焼量を
少なくして高純度の高温酸素を得る。
As described above, according to the lance provided with the high temperature oxygen generator according to the present invention, oxygen required for combustion is supplied to the combustion chamber together with the gas fuel or the liquid fuel as a branched flow toward the axis of the combustion chamber and is formed in the combustion chamber. The generated flame is stabilized so as to converge on the axis and ejected from the tip of the combustion chamber, while most of the unbranched oxygen, that is, oxygen to be preheated, is discharged from the plurality of small holes or slits for forming the oxygen curtain. By ejecting along the inside of the outer periphery to form an oxygen curtain, local overheating of the outer cylinder is prevented and heat radiation from the outer cylinder is reduced. That is, the flame ejected from the tip of the combustion chamber is stabilized so as to converge on the axis, and oxygen at room temperature is flown between the flame and the outer cylinder to protect the outer cylinder and reduce the heat radiation to reduce the combustion amount. Therefore, high-purity high-temperature oxygen can be obtained. This oxygen is the high temperature oxygen generator (burner nozzle) that constitutes the combustion chamber.
Cool itself. Further, a center tube for supplying refining powder or for observation is provided in the center of the lance, and when a plurality of combustion chambers are provided around the center tube, each combustion chamber should be surrounded to form an oxygen curtain. By this, overheating of both the outer cylinder and the central tube and heat radiation from the tubes are reduced, and the combustion amount is reduced to obtain high-purity high-temperature oxygen.

燃焼室で形成された火炎とカーテン酸素とは下流におい
て混合し、外筒先端開口部より噴出するので、外筒に接
するガスの最高温度は燃焼生成ガスと常温酸素との完全
混合ガス温度である。ランス先端部より噴出する予熱酸
素の温度が700〜1000℃程度であれば上記酸素カ
ーテンの冷却作用によりランス外筒保護用の冷却機構で
ある水冷用ジャケットは必要ない。生成予熱酸素の温度
が1200℃以上になると外筒材質が金属の場合は水冷
用ジャケット等の冷却機構が必要である。
Since the flame formed in the combustion chamber and the curtain oxygen are mixed in the downstream and ejected from the opening of the outer cylinder tip, the maximum temperature of the gas in contact with the outer cylinder is the complete mixed gas temperature of the combustion product gas and room temperature oxygen. . If the temperature of the preheated oxygen ejected from the tip of the lance is about 700 to 1000 ° C, the water cooling jacket, which is a cooling mechanism for protecting the outer cylinder of the lance, is not required due to the cooling action of the oxygen curtain. When the temperature of the generated preheated oxygen is 1200 ° C. or higher, a cooling mechanism such as a water cooling jacket is required when the outer cylinder is made of metal.

酸素ガスカーテンは多層にすることにより、層流が安定
して外筒の保護がより効果的に行なわれる。またその際
燃焼室側の流速を速くすることにより、外筒に接する側
の酸素ガスカーテンが保持されやすくなり外筒の保護お
よびこれらの放熱防止が完全となる。中心管を設けたラ
ンスの場合も同様に外筒および中心管の保護およびこれ
からの放熱防止が完全となる。
By forming the oxygen gas curtain in multiple layers, the laminar flow is stabilized and the outer cylinder is protected more effectively. Further, at that time, by increasing the flow velocity on the combustion chamber side, the oxygen gas curtain on the side in contact with the outer cylinder is easily held, so that the outer cylinder is protected and the heat radiation thereof is completely prevented. Similarly, in the case of the lance provided with the central tube, the outer cylinder and the central tube are completely protected and the heat radiation from now on is completely prevented.

〔実施例〕〔Example〕

実施例1 第1図は本発明の高温酸素ランスの一実施例を示す縦断
面図、第2図は第1図の高温酸素ランスの高温酸素発生
器の変形例を示す要部拡大縦断面図である。
Embodiment 1 FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the high temperature oxygen lance of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged longitudinal sectional view of the essential parts showing a modification of the high temperature oxygen lance of the high temperature oxygen lance of FIG. Is.

本実施例のランスは、高温酸素のみを噴射するものであ
って、図において、ランス外筒1内には高温酸素発生器
2が配設されている。
The lance of the present embodiment injects only high temperature oxygen, and in the figure, a high temperature oxygen generator 2 is arranged in the lance outer cylinder 1.

該高温酸素発生器2は、その中心に燃焼室3を有し、該
燃焼室3は、下流側が火炎噴出口として開口し、該火炎
噴出口に向けて断面が拡開する空洞からなり、該空洞の
上流側には空洞の軸線上に燃料供給導管4が連設される
と共に空洞内壁には前記軸線を中心として配置され、か
つ前記火炎噴出口に向けて前記軸線に漸次近ずく方向の
燃焼酸素用ノズル6が開口している。
The high temperature oxygen generator 2 has a combustion chamber 3 in the center thereof, and the combustion chamber 3 is composed of a cavity whose downstream side is opened as a flame jet port, and whose cross section expands toward the flame jet port. On the upstream side of the cavity, a fuel supply conduit 4 is continuously provided on the axis of the cavity, the inner wall of the cavity is centered around the axis, and combustion in a direction gradually approaching the axis toward the flame jet port. The oxygen nozzle 6 is open.

また、前記高温酸素発生器2には、燃焼室3を囲繞して
酸素ガスカーテンを形成するガスカーテン用酸素ノズル
7が設けられている。このガスカーテン用酸素ノズル7
は、複数個の小孔でも良いしスリットでも良い。
Further, the high temperature oxygen generator 2 is provided with an oxygen nozzle 7 for a gas curtain that surrounds the combustion chamber 3 and forms an oxygen gas curtain. This oxygen nozzle for gas curtain 7
May be a plurality of small holes or slits.

更に、このガスカーテン用酸素ノズル7を、第2図に示
す如く多層に設けてもよい。
Further, the oxygen nozzle 7 for gas curtain may be provided in multiple layers as shown in FIG.

即ち、ガスカーテン用酸素ノズル7を、例えば、外側ガ
スカーテン用酸素ノズル7aと内側ガスカーテン用酸素
ノズル7bとで形成する。これにより、層流が安定して
外筒の保護がより効果的に行なわれる。またこの際、例
えば、外側ガスカーテン用酸素ノズル7a入口の断面積
を、該酸素ノズル7a出口の断面積より大きく形成し
て、燃焼室3側のガスカーテン用酸素の流速を速くする
ことにより、ランス外筒1内面に接する側の酸素ガスカ
ーテンが保持されやすくなり外筒の保保護およびこれか
らの放熱防止が完全となる。
That is, the gas curtain oxygen nozzle 7 is formed by, for example, the outer gas curtain oxygen nozzle 7a and the inner gas curtain oxygen nozzle 7b. As a result, the laminar flow is stabilized and the outer cylinder is protected more effectively. At this time, for example, by forming the cross-sectional area of the inlet of the oxygen nozzle 7a for the outer gas curtain to be larger than the cross-sectional area of the outlet of the oxygen nozzle 7a to increase the flow velocity of oxygen for the gas curtain on the combustion chamber 3 side, The oxygen gas curtain on the side in contact with the inner surface of the lance outer cylinder 1 is easily held, so that the outer cylinder is protected and the heat radiation from now on is completely prevented.

ランス外筒1の先端開口部14には、高温酸素噴出ノズ
ル8が形成され、ランス外筒1の外周には断熱層9が、
高温酸素噴出ノズル8およびランス外筒1の先端部付近
の外周には水冷用ジャケット10が設けられている。
A high-temperature oxygen jet nozzle 8 is formed in the tip opening 14 of the lance outer cylinder 1, and a heat insulating layer 9 is provided on the outer periphery of the lance outer cylinder 1.
A water cooling jacket 10 is provided on the outer periphery of the high temperature oxygen jet nozzle 8 and the tip of the lance outer cylinder 1 in the vicinity thereof.

前記断熱層9は、ランス外筒1の先端部付近から、前記
高温酸素発生器2の外周付近にかけて設けるが、火炎1
2の生成する位置から燃焼生成ガスとガスカーテン用酸
素の混合部13にかけての部分のみでも良い。
The heat insulating layer 9 is provided from near the tip of the lance outer cylinder 1 to near the outer periphery of the high temperature oxygen generator 2.
Only the portion from the position where 2 is generated to the mixing portion 13 of the combustion generated gas and oxygen for gas curtain may be used.

また、水冷用ジャケット10は、高温酸素噴出ノズル8
の外周およびランス外筒1の炉壁15および炉内に挿入
される部分付近のみに設け、ランス先端部が炉内高温雰
囲気にさらされて破損されるのを防ぐが、ランス全長に
亘って設けても良い。この様に水冷用ジャケット10は
先に説明したランス外筒1の火炎12よりの保護のため
のものではなく、生成予熱酸素の温度が1200℃以上
になる場合に、ランス外筒1保護用として断熱層9の位
置に設けることが必要になる。
Further, the water cooling jacket 10 is provided with the high temperature oxygen jet nozzle 8
Is provided only in the outer periphery of the lance and in the vicinity of the portion of the lance outer cylinder 1 to be inserted into the furnace wall 15 and the furnace to prevent the tip of the lance from being damaged by being exposed to the high temperature atmosphere in the furnace. May be. As described above, the water cooling jacket 10 is not for protecting the lance outer cylinder 1 from the flame 12 described above, but for protecting the lance outer cylinder 1 when the temperature of generated preheated oxygen is 1200 ° C. or higher. It is necessary to provide it at the position of the heat insulating layer 9.

尚、第1図、第2図において、矢印aは燃料、bは酸
素、cは燃焼用酸素、dはガスカーテン用酸素、eは高
温酸素、fは冷却水の給水、gは冷却水の排水を示して
いる。
1 and 2, arrow a is fuel, b is oxygen, c is combustion oxygen, d is gas curtain oxygen, e is high temperature oxygen, f is cooling water supply, and g is cooling water. Shows drainage.

酸素の供給系統はランス外筒1への導入は一系統で行な
い、燃焼用酸素とカーテン用酸素との分配は燃焼酸素用
ノズル6の抵抗により行なう。ランス外筒1への導入前
から二系統に分けて供給しても良いことは勿論である
が、供給経路が増えるためランスの構造が複雑になり好
ましくない。
The oxygen supply system is introduced into the lance outer cylinder 1 by one system, and the combustion oxygen and the curtain oxygen are distributed by the resistance of the combustion oxygen nozzle 6. It is needless to say that the lance may be divided into two systems and supplied before being introduced into the lance outer cylinder 1, but the structure of the lance is complicated because the supply path is increased, which is not preferable.

この高温酸素ランスにおいて燃料供給導管4に気体また
は液体の燃料aが、酸素供給流路5に酸素ガスbが供給
され、該酸素ガスbは高温酸素発生器2において、その
一部(矢印c)が燃焼酸素用ノズル6を経て燃焼室へ供
給され、前記燃料aと混合し燃焼して燃焼室3の軸線上
に収斂する安定した火炎12を生成する。この火炎12
の最高温度は燃料aが例えばプロパンの場合で2700
℃程度である。一方酸素ガスの残部は複数個のあるいは
外側ガスカーテン用酸素ノズル7aと内側ガスカーテン
用酸素ノズル7bを経て矢印dに示す如く、前棋外筒1
と火炎12との間にカーテン状に噴出し両者を隔絶し、
外筒1への伝熱を最小にする。火炎12にて生じた高温
の燃焼生成ガスとカーテン酸素は次いで混合部13で混
合して高温酸素となり、前記高温酸素噴出ノズル8の開
口部14より矢印eの如く炉内へ噴出される。
In this high-temperature oxygen lance, gaseous or liquid fuel a is supplied to the fuel supply conduit 4, and oxygen gas b is supplied to the oxygen supply passage 5, and the oxygen gas b is part of the high-temperature oxygen generator 2 (arrow c). Is supplied to the combustion chamber through the combustion oxygen nozzle 6, and is mixed with the fuel a and burned to generate a stable flame 12 that converges on the axis of the combustion chamber 3. This flame 12
The maximum temperature is 2700 when the fuel a is propane, for example.
It is about ℃. On the other hand, the remainder of the oxygen gas passes through a plurality of or outer gas curtain oxygen nozzles 7a and inner gas curtain oxygen nozzles 7b, and as shown by arrow d, the front game outer cylinder 1
And the flame 12 are squirted like a curtain between the two and
Minimize heat transfer to the outer cylinder 1. The high-temperature combustion product gas generated in the flame 12 and the curtain oxygen are then mixed in the mixing section 13 to become high-temperature oxygen, which is ejected from the opening 14 of the high-temperature oxygen ejection nozzle 8 into the furnace as indicated by arrow e.

本実施例の高温酸素ランスを用いて、燃料にプロパン
0.30Nm3/h,燃焼用酸素を1.5Nm3/h,予熱用酸素
を25Nm3/h供給した時の得られた高温酸素の温度およ
び純度は第1表に示す通りであった。
Using a high-temperature oxygen lance of the present embodiment, the fuel propane 0.30 nm 3 / h, the combustion oxygen 1.5 Nm 3 / h, the resulting hot oxygen when the preheating oxygen and 25 Nm 3 / h feed The temperature and purity were as shown in Table 1.

実施例2 第3図は本発明の他の実施例の縦断面を示すものであ
る。本実施例の高純度ランスは高温酸素を供給すると共
にランス中心部に外筒に同心円状に設けた中心管より精
錬用粉体、例えばコークス,微粉炭鋼石などを供給し炉
内に噴出する場合に用いるランスである。上記中心管は
精錬用粉体供給管としてではなく炉内観察用として設け
ることもある。この場合は外筒中心部に中心管があるた
め、分岐外筒を設け該分岐外筒に前記高温酸素発生器2
を設ける。分岐外筒の主外筒に対する取付角度は本実施
例では第3図に示す通り垂直であるが、垂直に限らず任
意の角度で良いことは勿論である。
Embodiment 2 FIG. 3 shows a vertical cross section of another embodiment of the present invention. In the high-purity lance of this embodiment, high-temperature oxygen is supplied, and a refining powder, for example, coke, pulverized carbon steel or the like is supplied from a central tube provided concentrically to an outer cylinder in the center of the lance and is jetted into the furnace. It is a lance used in some cases. The central tube may be provided not for the powder supply tube for refining but for observing the inside of the furnace. In this case, since the central tube is located at the center of the outer cylinder, a branch outer cylinder is provided and the high temperature oxygen generator 2 is attached to the branch outer cylinder.
To provide. The mounting angle of the branch outer cylinder with respect to the main outer cylinder is vertical as shown in FIG. 3 in this embodiment, but it is needless to say that it may be any angle other than vertical.

図中実施例1と同じ構成要素は同番号を付して説明を省
略する。1aは主外筒、16は中心管、17は分岐外
筒、9aは主外筒断熱層、9bは分岐外筒断熱層であ
り、hは前記の精錬用粉体の流れを示す。
In the figure, the same components as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. Reference numeral 1a is a main outer tube, 16 is a central tube, 17 is a branch outer tube, 9a is a main outer tube heat insulation layer, 9b is a branch outer tube heat insulation layer, and h represents the flow of the refining powder.

分岐外筒17およびこれに設けられた高温酸素発生器2
の機能は、実施例1におけるそれと同様である。中心管
16には前記の様に精錬用粉体が搬送用気体、例えば一
酸化炭素,アルゴン等により供給され、高温酸素噴出ノ
ズル8より高温酸素と共に炉内に噴出する。
Branch outer cylinder 17 and high-temperature oxygen generator 2 provided therein
Has the same function as that in the first embodiment. As described above, the refining powder is supplied to the central tube 16 by a carrier gas, for example, carbon monoxide, argon or the like, and jetted into the furnace from the hot oxygen jet nozzle 8 together with hot oxygen.

実施例3 第4図乃至第6図は本発明の更に他の実施例を示すもの
で、第4図はその縦断面図、第5図はその高温酸素発生
器部分の拡大縦断面図、第6図は第5図VI-VI線横断面
図である。図中前記実施例1および2と同一構成要素は
同符号を付して説明を省略する。
Embodiment 3 FIGS. 4 to 6 show still another embodiment of the present invention. FIG. 4 is a vertical sectional view thereof, and FIG. 5 is an enlarged vertical sectional view of a high temperature oxygen generator portion thereof. FIG. 6 is a transverse sectional view taken along line VI-VI in FIG. In the figure, the same components as those of the first and second embodiments are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

本実施例の場合も高温酸素の供給を行なうと共に、ラン
ス中心部に中心管16を設けて該中心管16より精錬用
粉体の供給を行なうか、該中心管16を炉内観察用とし
て用いる場合の高温酸素ランスである。同目的の上記実
施例2の場合は分岐外筒17を設けたが、この様にする
とランス全体の構成が複雑となり製作が困難,操作が困
難等の不都合もあった。
Also in the case of the present embodiment, the high temperature oxygen is supplied and the refining powder is supplied from the central tube 16 by providing the central tube 16 at the central portion of the lance, or the central tube 16 is used for in-furnace observation. In case of high temperature oxygen lance. In the case of the second embodiment for the same purpose, the branch outer cylinder 17 is provided, but if this is done, the structure of the entire lance becomes complicated, and there are inconveniences such as difficulty in manufacturing and operation.

本実施例は第4図乃至第6図に示す如く、外筒1の中心
部に中心管16を有し、該中心管16の周囲に複数個の
高温酸素発生器2a……2aを備えた高温酸素ラン
スである。
In this embodiment, as shown in FIGS. 4 to 6, a central tube 16 is provided at the center of the outer tube 1, and a plurality of high temperature oxygen generators 2a 1 ... 2a n are provided around the central tube 16. It is a high temperature oxygen lance equipped.

この高温酸素発生器2a……2aは、実施例1ある
いは実施例2の高温酸素発生器2と同様に構成されてお
り、符号3a……3aは各高温酸素発生器2a
…2aの燃焼室、4a……4aは各燃焼室3a
……3aに燃料を供給する燃料供給導管、6a……
6aは各燃焼室3a……3aに燃焼用酸素を導入
する燃焼酸素用ノズル、7a……7aはガスカーテ
ン用酸素ノズルであり、各燃焼室3a……3aを囲
繞して酸素ガスカーテンを形成する様に複数個の小孔あ
るいはスリットよりなり、該ガスカーテン用酸素ノズル
7a……7aは実施例1と同様多層に構成しても良
いことは勿論である。12a……12aは各燃焼室
3a……3aにて燃焼生成した火炎である。jはガ
スカーテン用ノズル7a……7aより噴出した酸素
ガスにより外筒1と各燃焼室3a……3aとの間に
形成された酸素ガスカーテン、kは同様に各燃焼室3a
……3aと中心管16との間に形成された酸素ガス
カーテンである。
The high-temperature oxygen generators 2a 1 ... 2a n have the same structure as the high-temperature oxygen generator 2 of the first or second embodiment, and the reference numerals 3a 1 ... 3a n denote the respective high-temperature oxygen generators 2a 1 ...
... 2a n combustion chamber, 4a 1 ... 4a n each combustion chamber 3a 1
Fuel supply conduit for supplying fuel to ...... 3a n, 6a 1 ......
6a n combustion oxygen nozzle to introduce combustion oxygen into the combustion chamber 3a 1 ...... 3a n, 7a 1 ...... 7a n is an oxygen nozzle for a gas curtain, surrounding the combustion chamber 3a 1 ...... 3a n Of course, a plurality of small holes or slits are formed so as to form an oxygen gas curtain, and the gas curtain oxygen nozzles 7a 1 ... 7a n may of course have a multi-layer structure as in the first embodiment. . 12a 1 ... 12a n are flames generated by combustion in the respective combustion chambers 3a 1 ... 3a n . j is an oxygen gas curtain formed between the outer cylinder 1 and each combustion chamber 3a 1 ... 3a n by the oxygen gas ejected from the gas curtain nozzles 7a 1 ... 7a n , and k is similarly each combustion chamber 3a.
1 ... An oxygen gas curtain formed between 3a n and the central tube 16.

燃料供給導管4a……4aに連結する燃料供給系統
はランス外筒1への導入部迄は一系統で行ない、ランス
外筒1への導入部で各導管4a……4aに分配する
か高温酸素発生器2a……2a近傍迄一系統で供給
し、該発生器2a……2a近傍で分配する。前者の
方がランス全体の構造が複雑になる。
The fuel supply system connected to the fuel supply conduits 4a 1 ... 4a n is a single system up to the introduction part to the lance outer cylinder 1, and is distributed to each conduit 4a 1 ... 4a n at the introduction part to the lance outer cylinder 1. Or, the high-temperature oxygen generators 2a 1 ... 2a n are supplied by one system in a single system, and are distributed near the generators 2a 1 ... 2a n . The former makes the structure of the entire lance more complicated.

酸素供給系統はランス外筒1への導入は一系統で行な
い、各燃焼室3a……3aの燃焼用酸素とカーテン
用酸素の分配は各燃焼用酸素ノズル6a……6a
よびガスカーテン用ノズル7a……7aの抵抗によ
り行なう。各燃焼室毎に別個の供給系統を設ける等複数
の供給導管を設けても良いが、構造が複雑になり好まし
くない。
The oxygen supply system is introduced into the lance outer cylinder 1 in a single system, and the distribution of the combustion oxygen and the curtain oxygen in each combustion chamber 3a 1 ... 3a n is performed by each combustion oxygen nozzle 6a 1 ... 6a n and gas. Curtain nozzles 7a 1 ... 7a n are used for resistance. A plurality of supply conduits may be provided, such as providing a separate supply system for each combustion chamber, but this is not preferable because the structure becomes complicated.

本実施例における高温酸素発生器付ランスとしての機能
は前記実施例1において述べたと同様であるが、本実施
例の場合は各燃焼室3a……3aと外筒1との間に
ガスカーテンjを形成すると同時に中心管16との間に
もガスカーテンkを形成することにより、中心管16の
過熱の防止および該中心管16からの放熱を防止する様
になっている。
The function as the lance with the high temperature oxygen generator in the present embodiment is the same as that described in the first embodiment, but in the case of the present embodiment, gas is provided between the combustion chambers 3a 1 ... 3a n and the outer cylinder 1. By forming the curtain j at the same time as forming the curtain j, the gas curtain k is also formed between the center tube 16 and the center tube 16 to prevent overheating of the center tube 16 and heat dissipation from the center tube 16.

また実施例2の高温酸素ランスに比して製作容易,取り
扱いが容易等の長所を有する。
Further, it has advantages such as easy manufacture and easy handling as compared with the high temperature oxygen lance of the second embodiment.

本実施例において、前記燃焼室3aを8ケ設け、燃料に
プロパン0.35Nm3/h,燃焼用酸素1.75Nm3/h,予
熱用酸素25Nm3/h供給した時の得られた高温酸素の温
度および純度は第2表に示す通りであった。
In the present embodiment, eight combustion chambers 3a are provided, and high-temperature oxygen obtained when propane 0.35 Nm 3 / h, combustion oxygen 1.75 Nm 3 / h, and preheating oxygen 25 Nm 3 / h are supplied to the fuel The temperatures and purities of were shown in Table 2.

〔発明の効果〕 本発明は以上の如く構成されるがこれによる特徴,効果
は次の通りである。即ち燃焼室に流体燃料と燃焼用酸素
を供給して火炎を形成し、燃焼生成ガスと酸素を混合し
て高温酸素を得る高温酸素ランスにおいて、前記燃焼室
を、下流側が火炎噴出口として開口し、該火炎噴出口に
向けて断面が拡開する空洞にて形成し、該空洞の上流側
に燃料供給導管を連設すると共に空洞内壁には該空洞の
軸線を中心として対称に配置される燃焼酸素用ノズル
を、前記火炎噴出口に向けて前記軸線に漸次近ずく方向
に開口したことにより、空洞の軸線上に収斂する安定し
た火炎が得られ、かつ燃焼室を囲繞する酸素ガスカーテ
ンを形成する酸素ガスノズルを備えた高温酸素発生器を
設けたことにより、ランス外筒からの放熱による熱損失
を最小限にすると共に、ランス外筒を保護する。
[Effects of the Invention] The present invention is configured as described above, and the features and effects thereof are as follows. That is, in a high temperature oxygen lance for supplying a fluid fuel and combustion oxygen to the combustion chamber to form a flame, and mixing combustion product gas and oxygen to obtain high temperature oxygen, the combustion chamber is opened on the downstream side as a flame jet. , A combustion which is formed in a cavity whose cross-section expands toward the flame jet port, a fuel supply conduit is continuously provided on the upstream side of the cavity, and the inner wall of the cavity is symmetrically arranged around the axis of the cavity. By opening the oxygen nozzle toward the flame jet in a direction that gradually approaches the axis, a stable flame that converges on the axis of the cavity is obtained, and an oxygen gas curtain that surrounds the combustion chamber is formed. By providing the high temperature oxygen generator equipped with the oxygen gas nozzle, the heat loss due to the heat radiation from the lance outer cylinder is minimized and the lance outer cylinder is protected.

また、ランス中心に精錬用粉体用導管ああるいは観察用
導管を設けた場合は、該中心管の周囲に複数個の燃焼室
を設け該各燃焼室を囲繞して酸素ガスカーテンを形成さ
せることにより、外筒および中心管を保護しかつ熱損失
を最小限にした。これにより少量の燃料で酸素を昇温で
き、純度の高い高温酸素が得られる様になった。またラ
ンス噴出口より得られる生成高温酸素の温度が700〜
1000℃程度の場合は水冷用ジャケット等の冷却機構
を必要としなくなった。
When a refining powder conduit or an observing conduit is provided at the center of the lance, a plurality of combustion chambers are provided around the central tube to surround each combustion chamber to form an oxygen gas curtain. Protects the outer cylinder and the central tube and minimizes heat loss. As a result, the temperature of oxygen can be raised with a small amount of fuel, and high-purity high-temperature oxygen can be obtained. Further, the temperature of the generated high temperature oxygen obtained from the lance jet is 700 to
When the temperature is about 1000 ° C., a cooling mechanism such as a water cooling jacket is not needed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

図は本発明の高温酸素ランスを示すもので、第1図は実
施例1の縦断面図、第2図は第1図の高温酸素ランスの
高温酸素発生器の変形例を示す要部拡大縦断面図、第3
図は実施例2の縦断面図、第4図は実施例3の縦断面
図、第5図はその要部の拡大断面図、第6図は第5図の
VI-VI線の断面図である。 1……ランス外筒、2,2a,2a……高温酸素発
生器、3,3a,3a……燃焼室、4,4a,4
……燃料供給導管、5……酸素供給流路、6,6a
,6a……燃焼酸素用ノズル、7,7a,7a
……ガスカーテン用酸素ノズル、8……高温酸素噴出ノ
ズル、9……断熱層、10……水冷用ジャケット、16
……中心管
FIG. 1 shows a high temperature oxygen lance according to the present invention. FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of the first embodiment, and FIG. Floor plan, third
FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of the second embodiment, FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of the third embodiment, FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the main part thereof, and FIG.
FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI. 1 ... Lance outer cylinder, 2, 2a 1 , 2a n ... High temperature oxygen generator, 3, 3a 1 , 3a n ... Combustion chamber, 4, 4a 1 , 4
a n ...... fuel feed conduit, 5 ...... oxygen supply flow passage, 6, 6a
1 , 6a n ... Combustion oxygen nozzles, 7, 7a 1 , 7a n
...... Oxygen nozzle for gas curtain, 8 ...... High temperature oxygen jet nozzle, 9 ...... Insulation layer, 10 ...... Water cooling jacket, 16
...... Central tube

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】燃料と酸素を混合・燃焼させる燃焼室と、
これを囲繞して酸素ガスカーテンを形成する酸素ノズル
とで構成される高温酸素発生器を外筒内に備え、前記燃
焼室は、下流側が火炎噴出口として開口し、該火炎噴出
口に向けて断面が拡開する空洞からなり、該空洞の上流
側には燃料供給導管が連設されると共に空洞内壁には該
空洞の軸線を中心として対称に配置され、かつ前記火炎
噴出口に向けて前記軸線に漸次近ずく方向の燃焼酸素用
ノズルが開口していることを特徴とする高温酸素ラン
ス。
1. A combustion chamber for mixing and burning fuel and oxygen,
A high-temperature oxygen generator configured with an oxygen nozzle that surrounds this to form an oxygen gas curtain is provided in the outer cylinder, and the combustion chamber has a downstream side that opens as a flame jet and faces the flame jet. The cavity comprises a cavity having an expanded cross section, and a fuel supply conduit is continuously provided on the upstream side of the cavity, and the cavity inner wall is symmetrically arranged about the axis of the cavity, and is directed toward the flame jet port. A high-temperature oxygen lance characterized in that a nozzle for combustion oxygen is opened in a direction gradually approaching the axis.
【請求項2】前記酸素ガスカーテンが多層である様に酸
素ノズルを構成したことを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の高温酸素ランス。
2. The high temperature oxygen lance according to claim 1, wherein the oxygen nozzle is constructed so that the oxygen gas curtain has a multi-layer structure.
【請求項3】前記多層でなる酸素ガスカーテンの内側の
酸素ガス層の流速を外側の酸素ガス層の流速より速くす
る様に酸素ノズルを構成したことを特徴とする特許請求
の範囲第2項記載の高温酸素ランス。
3. The oxygen nozzle is configured so that the flow velocity of the oxygen gas layer inside the multilayer oxygen gas curtain is higher than that of the oxygen gas layer outside. High temperature oxygen lance as described.
【請求項4】前記燃料が気体または液体であることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の高温酸素ランス。
4. The high temperature oxygen lance according to claim 1, wherein the fuel is a gas or a liquid.
【請求項5】前記外筒が、主外筒および分岐外筒よりな
り、前記高温酸素発生器が分岐外筒内に備えらているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の高温酸素ラ
ンス。
5. The high temperature according to claim 1, wherein the outer cylinder is composed of a main outer cylinder and a branch outer cylinder, and the high temperature oxygen generator is provided in the branch outer cylinder. Oxygen lance.
【請求項6】燃料と酸素を混合・燃焼させる燃焼室と、
これを囲繞して酸素ガスカーテンを形成する酸素ノズル
とで構成される高温酸素発生器を外筒内に備え、前記燃
焼室は、下流側が火炎噴出口として開口し、該火炎噴出
口に向けて断面が開口する空洞からなり、該空洞の上流
側には燃料供給導管が連設されると共に空洞内壁には該
空洞の軸線を中心として対称に配置され、かつ前記火炎
噴出口に向けて前記軸線に漸次近ずく方向の燃焼酸素用
ノズルが開口し、さらに外筒の周囲の一部または全部に
断熱層および/または冷却ジャケットを設けたことを特
徴とする高温酸素ランス。
6. A combustion chamber for mixing and burning fuel and oxygen,
A high-temperature oxygen generator configured with an oxygen nozzle that surrounds this to form an oxygen gas curtain is provided in the outer cylinder, and the combustion chamber has a downstream side that opens as a flame jet and faces the flame jet. It is composed of a cavity having an open cross section, a fuel supply conduit is continuously provided on the upstream side of the cavity, and the cavity inner wall is symmetrically arranged about the axis of the cavity, and the axis is directed toward the flame ejection port. A high temperature oxygen lance characterized in that a nozzle for combustion oxygen in the direction of gradually approaching is opened, and a heat insulating layer and / or a cooling jacket is provided on a part or all of the periphery of the outer cylinder.
【請求項7】前記酸素ガスカーテンが多層である様に酸
素ノズルを構成したことを特徴とする特許請求の範囲第
6項記載の高温酸素ランス。
7. The high temperature oxygen lance according to claim 6, wherein the oxygen nozzle is constructed so that the oxygen gas curtain has a multilayer structure.
【請求項8】前記多層でなる酸素ガスカーテンの内側の
酸素ガス層の流速を外側の酸素ガス層の流速より速くす
る様に酸素ノズルを構成したことを特徴とする特許請求
の範囲第7項記載の高温酸素ランス。
8. The oxygen nozzle is constructed so that the flow velocity of the oxygen gas layer inside the multilayer oxygen gas curtain is higher than that of the outer oxygen gas layer. High temperature oxygen lance as described.
【請求項9】前記燃料が気体または液体であることを特
徴とする特許請求の範囲第6項記載の高温酸素ランス。
9. The high temperature oxygen lance according to claim 6, wherein the fuel is gas or liquid.
【請求項10】前記外筒が主外筒および分岐外筒よりな
り前記高温酸素発生器が分岐外筒内に備えられているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第6項記載の高温酸素ラ
ンス。
10. The high temperature oxygen lance according to claim 6, wherein the outer cylinder comprises a main outer cylinder and a branch outer cylinder, and the high temperature oxygen generator is provided in the branch outer cylinder. .
【請求項11】燃料と酸素を混合・燃焼させる燃焼室
と、これを囲繞して酸素ガスカーテンを形成する酸素ノ
ズルとで構成される複数の高温酸素発生器を、外筒内に
配置された中心管の周囲に備え、前記燃焼室は、下流側
が火炎噴出口として開口し、該火炎噴出口に向けて断面
が拡開する空洞からなり、該空洞の上流側には燃料供給
導管が連設されると共に空洞内壁には該空洞の軸線を中
心として対称に配置され、かつ前記火炎噴出口に向けて
前記軸線に漸次近ずく方向の燃焼酸素用ノズルが開口し
ていることを特徴とする高温酸素ランス。
11. A plurality of high temperature oxygen generators, each of which is composed of a combustion chamber for mixing and burning fuel and oxygen and an oxygen nozzle surrounding the combustion chamber to form an oxygen gas curtain, are arranged in an outer cylinder. Provided around the center tube, the combustion chamber is composed of a cavity whose downstream side opens as a flame jet and whose cross section expands toward the flame jet, and a fuel supply conduit is connected to the upstream side of the cavity. And a combustion oxygen nozzle that is symmetrically arranged about the axis of the cavity and has a nozzle for combustion oxygen that gradually approaches the axis toward the flame ejection port. Oxygen lance.
【請求項12】前記酸素ガスカーテンが多層である様に
酸素ノズルを構成したことを特徴とする特許請求の範囲
第11項記載の高温酸素ランス。
12. The high temperature oxygen lance according to claim 11, wherein the oxygen nozzle is constructed so that the oxygen gas curtain has multiple layers.
【請求項13】前記多層でなる酸素ガスカーテンの内側
の酸素ガス層の流速を外側の酸素ガス層の流速より速く
する様に酸素ノズルを構成したことを特徴とする特許請
求の範囲第12項記載の高温酸素ランス。
13. The oxygen nozzle is configured so that the flow velocity of the oxygen gas layer inside the multi-layer oxygen gas curtain is higher than that of the outer oxygen gas layer. High temperature oxygen lance as described.
【請求項14】前記燃料が気体または液体であることを
特徴とする特許請求の範囲第11項記載の高温酸素ラン
ス。
14. The high temperature oxygen lance according to claim 11, wherein the fuel is gas or liquid.
【請求項15】燃料と酸素を混合・燃焼させる燃焼室
と、これを囲繞して酸素ガスカーテンを形成する酸素ノ
ズルとで構成される複数の高温酸素発生器を、外筒内に
配置された中心管の周囲に備え、前記燃焼室は、下流側
が火炎噴出口として開口し、該火炎噴出口に向けて断面
が拡開する空洞からなり、該空洞の上流側には燃料供給
導管が連設されると共に空洞内壁には該空洞の軸線を中
心として対称に配置され、かつ前記火炎噴出口に向けて
前記軸線に漸次近ずく方向の燃焼酸素用ノズルが開口
し、かつ外筒の周囲の一部または全部に断熱層および/
または冷却ジャケットを設けたことを特徴とする高温酸
素ランス。
15. A plurality of high temperature oxygen generators, each of which is composed of a combustion chamber for mixing and burning fuel and oxygen, and an oxygen nozzle surrounding the combustion chamber to form an oxygen gas curtain, are arranged in an outer cylinder. Prepared around the central pipe, the combustion chamber is composed of a cavity whose downstream side opens as a flame jet and whose cross section expands toward the flame jet, and a fuel supply conduit is connected to the upstream side of the cavity. In addition, a combustion oxygen nozzle, which is arranged symmetrically with respect to the axis of the cavity and which gradually approaches the axis toward the flame outlet, is opened on the inner wall of the cavity, and one of the surroundings of the outer cylinder is opened. Insulation layer and / or part or all
Alternatively, a high temperature oxygen lance is provided with a cooling jacket.
【請求項16】前記酸素ガスカーテンが多層である様に
酸素ノズルを構成したことを特徴とする特許請求の範囲
第15項記載の高温酸素ランス。
16. The high temperature oxygen lance according to claim 15, wherein the oxygen nozzle is constructed so that the oxygen gas curtain has a multi-layer structure.
【請求項17】前記多層でなる酸素ガスカーテンの内側
の酸素ガス層の流速を外側の酸素ガス層の流速より速く
する様に酸素ノズルを構成したことを特徴とする特許請
求の範囲第16項記載の高温酸素ランス。
17. The oxygen nozzle is configured so that the flow velocity of the oxygen gas layer inside the multilayer oxygen gas curtain is faster than the flow velocity of the oxygen gas layer outside thereof. High temperature oxygen lance as described.
【請求項18】前記燃料が気体または液体であることを
特徴とする特許請求の範囲第15項記載の高温酸素ラン
ス。
18. The high temperature oxygen lance according to claim 15, wherein the fuel is gas or liquid.
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